用焦炉煤气生产直接还原铁短流程工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103667573103667573A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201310674082.3(22)申请日2013.12.13(71)申请人王少立地址114001辽宁省鞍山市铁东区文化街75栋4单元5层45号(72)发明人王太炎王文驥王少立(74)专利代理机构鞍山大千专利事务所21110代理人聂振峡(51)Int.Cl.C21B13/02(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称用焦炉煤气生产直接还原铁短流程工艺(57)摘要本发明用焦炉煤气生产直接还原铁短流程工艺，其特征在于：采用焦炉煤气为直接还原铁生产提供氢资源，在气基竖炉中生产直接还原铁，直接还原铁生产装置由冷却回路，还原气体回路及反应塔组成，在反应塔中生产直接还原铁。反应塔的上部为还原段，下部为冷却段，氧化球团通过上料系统进入反应塔顶部，在重力的作用下向下移动，在还原段预热并与还原气体进行还原反应，生成直接还原铁；在冷却段用冷却气体冷却到常温排出，得到冷直接还原铁。本发明用高化学能的焦炉煤气代替天然气，在气基竖炉中生产直接还原铁，满足电炉炼钢的需求，减少冶炼钢铁整体流程的能耗，降低生产成本，降低二氧化碳排放量，推动实现绿色钢铁的进程。CN103667573ACN103675ACN103667573A权利要求书1/2页1.一种用焦炉煤气生产直接还原铁短流程工艺，其特征在于：采用焦炉煤气为直接还原铁生产提供氢资源，在气基竖炉中生产直接还原铁，直接还原铁生产装置由冷却回路，还原气体回路及反应塔三个部分组成，最终在反应塔中生产直接还原铁，反应塔的上部为还原段，下部为冷却段，氧化球团通过上料系统进入反应塔顶部，在重力的作用下缓慢向下移动，在还原段预热并与还原气体进行还原反应，生成直接还原铁；在冷却段用冷却气体冷却到常温排出，得到冷直接还原铁；直接还原铁生产工艺流程：采用焦炉煤气加热处理、焦炉煤气和铁矿石在气基竖炉中的自重整反应和还原反应、热还原铁冷却处理并对还原铁进行渗碳反应及还原气体回收循环利用，通过四个工艺步骤实现；（1）采用焦炉煤气加热处理：将焦炉煤气送入增湿器中加入水蒸气，融合了水蒸气的焦炉煤气在加热器中加热到930℃，焦炉煤气中的甲烷气体和水一起加热后产生一氧化碳和氢气，其后向出口管道中喷入纯氧，进行部分燃烧，使焦炉煤气温度提高到1050℃，达到自重整反应和还原反应温度和热量平衡的要求，后进入气基竖炉中部；（2）焦炉煤气和铁矿石在气基竖炉中的自重整反应和还原反应：加热后的焦炉煤气在气基竖炉中存在三种反应：自重整反应、还原反应和渗碳反应；气基竖炉的上部为还原段，下部为冷却段，氧化球团通过气基竖炉顶部的上料系统进入气基竖炉，在重力的作用下缓慢向下移动，进入气基竖炉中的高温焦炉煤气，将氧化球团加热到600℃-700℃，同时高温的焦炉煤气在铁触媒的作用下，发生热裂解和自重整反应，产生还原气体氢气和一氧化碳，将焦炉煤气中的甲烷重整为氢气与一氧化碳，加热到600℃-700℃的氧化球团与氢气、一氧化碳反应，脱出球团矿中的氧，生产出高质量的直接还原铁；（3）热还原铁冷却处理并对还原铁进行渗碳反应：与还原性气体反应之后生成的热直接还原铁进入冷却段用冷却气体冷却到常温然后排出，得到的直接还原铁称为冷直接还原铁；在冷却段使用气体压缩机对补充的焦炉煤气加压然后进入冷却回路，循环冷却在气基竖炉还原段生产的直接还原铁，同时将焦炉煤气中的碳氢化合物裂解并对还原铁进行渗碳反应，在冷却段冷的焦炉煤气在冷却热还原铁的过程中会被加热，焦炉煤气被加热到70℃,将加热后的焦炉煤气直接送入还原气压缩机中进行加压处理然后送入二氧化碳回收装置，同时与补充的焦炉煤气一起送入增湿器中重新加热，然后循环进入气基竖炉，在冷却段使用气体冷却器对未达到温度70℃的焦炉煤气进行冷却处理，经气体压缩机加压后送入气基竖炉冷却直接还原铁；（4）还原气体回收循环利用：用于冷却的循环气体经加压送入在气基竖炉顶部的还原气体回路系统，在气基竖炉顶部的高温还原性气体在反应段中在铁触媒的作用下，甲烷重整形成的氢气与一氧化碳，与铁精矿发生反应生成二氧化碳和水，经过加压送入反应塔顶部的冷却循环气体称为顶气，在气基竖炉顶部的顶气温度为427℃，顶气从气基竖炉顶部排除进入热回收装置生产蒸汽，经顶气冷却器中冷却分离出水，分离出水的顶气送入还原器压缩机进行加压，还原器压缩机需要控制整个工艺流程中气体的压力在4-6帕，加压的顶气送入脱二氧化碳装置，脱除二氧化碳和水的顶气与补充的焦炉煤气、及在冷却段加温到70℃的焦炉煤气一起送入增湿2CN103667573A权利要求书2/2页器加热器中